MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů logického obvodu, část Číslo projektu: Název projektu: Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: 21 Číslo materiálu: VY_32_INOVACE_SPŠ-ELE-5-III2_E3_05 Ročník: 3. Jméno autora: Ing. Jaroslav Drexler Škola: VOŠ a SPŠ Šumperk, Gen. Krátkého 1 Anotace: Pracovní sešit pro laboratorní cvičení - 3.část. Klíčová slova: katalogové údaje, MH7400, charakteristika logického členu Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Jaroslav Drexler. Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR.
Název úlohy: Měření parametrů logického obvodu - 3. část Listů: 5 List: 1 Zadání: U předloženého logického kombinačního obvodu změřte vybrané charakteristické hodnoty. Měření realizujte doporučenou měřicí metodou, kterou realizujte na nepájivém poli. Při měření dbejte na omezení rušivých vlivů blokováním napájecího napětí kondenzátorem a dobrým zemněním obvodu. Naměřené hodnoty porovnejte s katalogovými údaji. Případné odchylky od katalogových údajů v závěrečném hodnocení vysvětlete. Měření proveďte pro dvě vybraná hradla v pouzdře. 5) Změřte výstupní charakteristiku logického členu I 0H = f (U 0H ) pro logickou úroveň H 6) Změřte výstupní proud zkratový logického členu I 0S = f (U 0H ) Naměřené hodnoty zpracujte graficky a vyhodnoťte parametry I OH, U OH, a I OS.při daných podmínkách měření a výsledky měření porovnejte s katalogem. Katalogové údaje pro obvod MH7400: Charakteristické údaje: min. max. při hodnotě: Vstupní napětí úroveň H U IH >2,0 V U cc = 4,75 V Vstupní napětí úroveň L U IL <0,8 V U cc = 4,75 V Výstupní napětí úroveň H U 0H >2,4 V U cc = 4,75 V, I 0H = -400 μa Výstupní napětí úroveň L U 0L <0,4 V U cc = 4,75 V, I 0L = 16 ma Vstupní proud úroveň H I IH <40 μa U cc = 5,25 V, U IH = 2,4 V Vstupní proud úroveň L -I IL <1,6 ma U cc = 5,25 V, U IL = 0,4 V Výstupní proud zkratový -I 0S 15 55 ma U cc = 5,25 V Odběr ze zdroje úroveň H I CCH 4 < 8 ma U cc = 5,25 V, U IL = 0 V Odběr ze zdroje úroveň L I CCL 12 < 22 ma U cc = 5,25 V, U IH = 4,5 V Obr. 1 Pouzdro 7400 Napájecí napětí U CC 5,00 V ±0,25 V Pracovní teplota okolí t a 0 C až +70 C Měřil dne: Odevzdal dne: Klasifikace: Spolupracovali:
Název úlohy: Měření parametrů logického obvodu - 3. část Listů: 5 List: 2 Měřicí metody základních parametrů: Jmenovité napájecí napětí pro obvody TTL je U CC = 5,0 Vss. Vyráběné řady 74xx a 84xx povolují toleranci napájení ±0,25 V. Řada 54xx povoluje toleranci napájení ±0,5 V. Měření parametrů provádíme vždy pro nejnepříznivější případ, tj. při maximálním nebo minimálním napájecím napětí a při teplotě okolí 25 C. Při měření vycházíme ze základního zapojení měřicího přípravku viz Obr. 2. Dále u jednotlivých měření charakteristik jsou uvedena zjednodušená schémata. U všech měření nesmíme zapomenout připojit napájení obvodu vývody 7-GND a 14-Ucc. Nepoužité vstupy připojíme na Log 1 dělič R1 R2. Nastavení Log 1: R1 = 4,7 kω R2 = 47 kω Ochranný odpor proti přetížení: (dle měřeného parametru) R3 = 68 až 120 Ω Obr. 2 Celkové schéma přípravku pro měření hradla NAND Regulační potenciometry: P1 = P2 = 1 kω až 2,5 kω Měřený předmět: 1. hradlo: a Použité měřicí přístroje a pomůcky: Označení Název Typ TP Použitý rozsah Inventární číslo
Název úlohy: Měření parametrů logického obvodu - 3. část Listů: 5 List: 3 5. Výstupní charakteristika logického členu I 0H = f (U 0H ) při U cc = 4,75 V pro logickou úroveň H Obr. M5 Schéma přípravku pro měření výstupní charakteristiky úrovně H (R3 = 68 Ω) Postup měření: Potenciometrem P2 měníme hodnotu napětí na výstupu hradla U 0H = 4,75 až 1,5 V a odečítáme hodnotu výstupního proudu I 0H (hodnoty cca 0 ma až 20 ma), Odpor R3 = 68 Ω nám zajistí, že nepřekročíme hodnotu 25 ma, kdy by mohlo dojít ke zničení hradla přehřátím. Oblast proudů nad 15 ma musíme proměřit velmi opatrně, aby jsme nepřehřáli polovodičový čip vlivem velkého ztrátového výkonu v pouzdře. Na konci měření každého hradla provedeme měření dle článku 6. Měření provedeme pro dvě vybraná hradla. Naměřené hodnoty dle čl. 5 a 6 vyneseme do grafu a vyznačíme do něj maximální proudy I 0H, které splňují podmínky U 0H 2,4 a 2,0 V. TAB 5: Výstupní charakteristika H I 0H = f (U 0H ) při U cc = 4,75 V Číslo měření Hradlo 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. U 0H [ V ] I 0H [ma] U 0H [ V ] I 0H [ma] 6. Výstupní proud zkratový logického členu I 0S při U cc = 5,25 V Obr. M6 Schéma přípravku pro měření zkratového proudu I 0S Postup měření: Změření maximálního zkratového proudu provedeme krátkodobým připojením ma na výstupu hradla na potenciál země dle Obr.M6. na závěr měření dle čl. 5. Hodnota by měla být cca I 0S = 15 až 55 ma. Měření provádíme jen krátce, aby jsme nepřehřáli polovodičový čip vlivem velkého ztrátového výkonu v pouzdře. Naměřenou hodnotu porovnáme s katalogovým údajem pro měřené hradlo a zaneseme do výstupní charakteristiky I 0H = f (U 0H ) viz čl. 5. Pozn.: voltmetr slouží jen pro kontrolu úbytku napětí na ma zda se jedná opravdu o zkrat na výstupu, některé ma mají velký vnitřní odpor a vzniká na nich úbytek větší než 1 V (takový přístroj není pro toto měření vhodný).
Název úlohy: Měření parametrů logického obvodu - 3. část Listů: 5 List: 4 TAB 6: Výstupní zkratový proud I 0S při U cc = 5,25 V Výstup hradla (A) pin 3 (B) pin 6 (C) pin 8 (D) pin 11 I 0S [ma] U 0H [mv] Graf: Graf a jeho vyhodnocení je možné zpracovat do připraveného rastru, nebo je možné jej zpracovat v Excelu a dát jako přílohu. Graf 5: Výstupní charakteristika úroveň H I 0H = f (U 0H )
Název úlohy: Měření parametrů logického obvodu - 3. část Listů: 5 List: 5 Závěr: (vyhodnoťte nejdříve naměřené hodnoty kapitol 5 a 6 a následně proveďte vyhodnocení celého měření parametrů logického obvodu z částí 1 až 3).